大型現(xiàn)代化煤礦井生產(chǎn)系統(tǒng)供電特性分析

饒偉

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)清水營(yíng)煤礦 寧夏 靈武 751410）

大型現(xiàn)代化煤礦井生產(chǎn)系統(tǒng)供電特性分析

饒偉

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)清水營(yíng)煤礦 寧夏 靈武 751410）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤礦采煤系統(tǒng)機(jī)械化程度不斷提高，原煤產(chǎn)量不斷增加，煤礦企業(yè)的用電設(shè)備及用電量也急劇增加，導(dǎo)致我國(guó)煤礦供電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也迅速增長(zhǎng)，其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式也日趨復(fù)雜?，F(xiàn)代煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)安全性的要求極高，一旦發(fā)生事故，不僅造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失，而且直接威脅到煤礦工人的生命安全。

煤礦機(jī)電；供電可靠性；供電網(wǎng)絡(luò)；供電特性；電力負(fù)荷；節(jié)能減排

0 引言

1 井下各生產(chǎn)系統(tǒng)的特殊工作條件

1.1 煤礦井下的空氣中含有瓦斯及煤塵，在其含量達(dá)到一定量時(shí)，如遇到電氣設(shè)備或線路產(chǎn)生電弧、電火花和局部高溫時(shí)，就會(huì)燃燒和爆炸。

1.2 井下采掘工藝需要用電雷管，電氣設(shè)備對(duì)地的漏泄電流可能會(huì)將電雷管引爆。

1.3 井下硐室、巷道、采掘工作面等需要安裝電氣設(shè)備的空間都比較狹窄，電氣設(shè)備的體積受到一定限制，且使人體接觸電氣設(shè)備的機(jī)會(huì)較多，容易發(fā)生觸電事故。

1.4 井下由于巖石和煤層的壓力，常會(huì)發(fā)生冒頂和片幫事故，使電氣設(shè)備（特別對(duì)地電纜）很容易受到這些外力的砸、碰、擠、壓。

1.5 井下空氣比較潮濕，濕度一般在90%以上，并且機(jī)電硐室和巷道經(jīng)常有滴水及淋水，使電氣設(shè)備很容易受潮。

1.6 井下有些機(jī)電硐室和巷道的溫度較高，因而使井下電氣設(shè)備的散熱條件較差。

1.7 采掘工作面的電氣設(shè)備移動(dòng)頻繁，且經(jīng)常啟動(dòng)。生產(chǎn)中由于受自然條件變化的影響，使用電設(shè)備的負(fù)荷變化較大，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生短時(shí)過(guò)載。

1.8 由于井下地質(zhì)條件發(fā)生變化，及雨季期間，井下有發(fā)生突水事故的可能，其出水量往往為正常涌水量的幾倍甚至幾十倍。一旦突然出水，要求排水設(shè)備迅速開(kāi)動(dòng)，以保證礦井安全。此時(shí)應(yīng)有足夠大的供電系統(tǒng)，以保證全部排水設(shè)備正常工作。

只有科學(xué)設(shè)計(jì)績(jī)效目標(biāo)管理考核方案才能夠使考核各環(huán)節(jié)的工作能夠得到具體的指導(dǎo)，為了能夠在最大程度上實(shí)現(xiàn)績(jī)效目標(biāo)管理考核方案制定的科學(xué)合理，可以從以下兩個(gè)方面來(lái)著手。

1.9 井下如發(fā)生全部停電事故，超過(guò)一定的時(shí)間后，可能發(fā)生采區(qū)或全井被淹的重大事故。同時(shí)井下停電停風(fēng)后，還會(huì)造成瓦斯積聚，引起瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)。

2 決定煤礦安全生產(chǎn)供電的主要因素

決定井下高壓供電系統(tǒng)的因素很多，一般應(yīng)考慮如下條件：

2.1 礦井主要電氣設(shè)備的容量（如提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)、水泵及空壓機(jī)等設(shè)備）與井上下電力負(fù)荷的分配情況。

2.2 井田范圍、煤層開(kāi)采方式以及采區(qū)距井底車場(chǎng)距離。

2.3 礦井瓦斯等級(jí)及通風(fēng)方式。

2.4 礦井的開(kāi)拓方式以及生產(chǎn)水平數(shù)。

2.5 采掘工作面機(jī)械化程度。炮采或一般機(jī)采工作面，采用660V電壓供電，綜合采煤工作面，如機(jī)組單機(jī)容量較大，應(yīng)采用1140V供電。

2.6 礦井附近電力系統(tǒng)的高壓供電電壓等級(jí)，如礦區(qū)已形成10kV供電系統(tǒng)，經(jīng)煤炭工業(yè)部批準(zhǔn)，也可采用10kV下井供電。

2.7 礦井生產(chǎn)能力及采區(qū)分布情況。

3 煤礦各生產(chǎn)系統(tǒng)特點(diǎn)

3.1 運(yùn)輸系統(tǒng)

運(yùn)輸是礦山生產(chǎn)過(guò)程的重要組成部分，井下運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)是將礦石、廢石從回采礦運(yùn)往井底車場(chǎng)，將材料、設(shè)備從井底車場(chǎng)運(yùn)往回采的工作面，有時(shí)也將設(shè)備從工作面運(yùn)往機(jī)修峒室進(jìn)行維修。在大型礦山，人員還需從井底車場(chǎng)運(yùn)往回采、掘進(jìn)的工作面。由于礦山運(yùn)輸環(huán)境的特殊性，要求運(yùn)輸設(shè)備牢固可靠。隨著我國(guó)高采高效礦井建設(shè)的蓬勃發(fā)展，“一礦兩面”成為發(fā)展趨勢(shì)，作為礦井生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)輔助運(yùn)輸也提出了更高的要求。

3.2 提升系統(tǒng)

提升工作是礦井生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而礦井提升設(shè)備是礦井重要的固定機(jī)電設(shè)備之一，它是聯(lián)系礦井井下與地面的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。礦井提升設(shè)備的任務(wù)是提升煤炭和矸石，升降人員和設(shè)備，下放材料等。礦井提升設(shè)備的工作特點(diǎn)是在一定的距離內(nèi)，按一定的周期往復(fù)循環(huán)動(dòng)作完成提升任務(wù)，因此它須具有良好的控制系統(tǒng)和完善的保護(hù)裝置，以保證安全可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3 采掘系統(tǒng)

采掘供電是煤礦生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，隨著礦井機(jī)械化程度的提高，礦井生產(chǎn)、開(kāi)拓的不斷變化，大功率采掘設(shè)備越來(lái)越多，不但采掘迎頭的供電也變得日益復(fù)雜，致使供電負(fù)荷也越來(lái)越高，現(xiàn)行供電系統(tǒng)難以滿足生產(chǎn)需要，造成采面高壓電纜多次重復(fù)敷設(shè)現(xiàn)象，而且隨著開(kāi)采的延伸，采掘迎頭供電距離較長(zhǎng)，容易造成短路容量、靈敏度系數(shù)不能滿足《煤礦供電細(xì)則》的要求。

3.4 綜采系統(tǒng)

綜合機(jī)械化采煤簡(jiǎn)稱綜采，是指采煤工作面的破煤、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸、支護(hù)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)。簡(jiǎn)單的工作過(guò)程是：采煤機(jī)在刮板輸送機(jī)上，液壓支架下，通過(guò)牽引運(yùn)行中的采煤機(jī)旋轉(zhuǎn)的滾筒破煤，采落的煤炭經(jīng)刮板輸送機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶輸送機(jī)等設(shè)備運(yùn)送到地面裝車。液壓支架和刮板輸送機(jī)互為支點(diǎn)隨工作面的開(kāi)采向前推進(jìn)。綜采工作面機(jī)電設(shè)備多,電動(dòng)機(jī)容量大,工作面采用移動(dòng)變電站供電方式。由采區(qū)變電所經(jīng)高壓雙屏蔽電纜將6kV(或10kV)三相高壓電源，送到工作面的移動(dòng)變電站。移動(dòng)變電站將6kV(或10kV)電壓變換為1.2kV（大容量工作面電壓為3.3kV乃至更高）電壓，供工作面機(jī)電設(shè)備用電。隨著工作面機(jī)電設(shè)備容量的增大，對(duì)供電的要求也就越來(lái)越高。

3.5 礦井通風(fēng)系統(tǒng)

礦井通風(fēng)設(shè)備由扇風(fēng)機(jī)、局扇、風(fēng)筒構(gòu)成。礦井通風(fēng)是礦井安全工作的基礎(chǔ)，是稀釋和排除礦井瓦斯與粉塵最有效、最可靠的方法，也是創(chuàng)造良好勞動(dòng)環(huán)境的基本途徑，而合理的通風(fēng)又是抑制煤炭自燃和火災(zāi)發(fā)展的重要手段。

3.6 排水系統(tǒng)

在煤礦井下采掘過(guò)程中，由于含水層中含水的涌出和地面水的滲漏，采用水砂充填和水力采煤的消耗用水等，這些水晝夜不停地匯集于井下，如果不能及時(shí)地將這些積水排到地面，井下的安全生產(chǎn)就得不到保障。礦井排水系統(tǒng)主要由水泵（多為離心式）、電動(dòng)機(jī)、電控設(shè)備、儀表、管路及管路附件等部分組成。礦井排水設(shè)備較多，這些設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)離不開(kāi)安全、可靠的電力供應(yīng)。

4 煤礦各生產(chǎn)系統(tǒng)之間的相互影響

采煤、掘進(jìn)的生產(chǎn)過(guò)程貫穿著運(yùn)輸、提升系統(tǒng)，也離不開(kāi)通風(fēng)、排水系統(tǒng)的正常工作。各生產(chǎn)系統(tǒng)相互交叉，同時(shí)存在，只是根據(jù)煤田范圍、礦井瓦斯等級(jí)、開(kāi)采方式等不同，各系統(tǒng)所占的比重稍有不同。

在煤礦這六大生產(chǎn)系統(tǒng)中，提升系統(tǒng)的供電電源主要來(lái)自地面變電所；運(yùn)輸系統(tǒng)的電源則有些在地面，有的分布在各采區(qū)；通風(fēng)和排水系統(tǒng)的電源則根據(jù)礦井瓦斯、涌水量的不同，通風(fēng)和排水設(shè)備設(shè)置位置不同，取自的電源也各不同，如主風(fēng)機(jī)電源設(shè)置在地面，局扇則分布在各采區(qū)；掘進(jìn)和綜采的供電線路最長(zhǎng)，電源基本上都分布在各采區(qū)。無(wú)論哪一生產(chǎn)系統(tǒng)的供電中斷，都可能會(huì)影響其它生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

由前述可知，各生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)都離不開(kāi)電力供應(yīng)，所以供電對(duì)井下生產(chǎn)至關(guān)重要。尤其是通風(fēng)、排水供電一旦中斷，不僅不能生產(chǎn)，而且短時(shí)的停電，極易造成瓦斯積聚，淹井等重大事故，對(duì)井下設(shè)備和人員帶來(lái)極大的損害。因此，要搞好掘進(jìn)、運(yùn)輸、提升、通風(fēng)、排水、動(dòng)力供應(yīng)及生產(chǎn)技術(shù)管理。對(duì)礦石合理集中開(kāi)采的主要途徑和重要措施是，對(duì)礦井主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)改造，使其達(dá)到系統(tǒng)簡(jiǎn)單，布局合理，生產(chǎn)集中，尤其是要對(duì)其動(dòng)力供應(yīng)——供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化改造，保證供電安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。

［1］陳國(guó)強(qiáng).提高煤礦供電系統(tǒng)可靠性的措施與對(duì)策[J].能源技術(shù)與管理,2007(1)：89.

［2］劉健,畢鵬翔,董海鵬.復(fù)雜配電網(wǎng)簡(jiǎn)化分析與優(yōu)化[M].北京：中國(guó)電力出版社,2002.

饒偉（1980—），男，漢族，寧夏鹽池人，大學(xué)本科學(xué)歷，機(jī)電專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)主要從事機(jī)電管理方面的工作。

王洪澤］